JP2019078747A - Device having scale attached to carrier - Google Patents
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Abstract
Description
2つの機械部分の相対的な位置の測定のために、これら機械部分の内の一方の機械部分にスケールが固定され得、および、相対して移動する機械部分の内の他方の機械部分に走査ユニットが固定され得る。位置測定の際に、スケールの測定目盛は、走査ユニットによって走査され、且つ、位置に依存する走査信号が生成される。 A scale may be fixed to one of the machine parts for measuring the relative position of the two machine parts, and scanning to the other of the machine parts moving relative to one another. The unit may be fixed. During position measurement, the measurement scale of the scale is scanned by the scanning unit and a position-dependent scanning signal is generated.
特許文献1内において、担持体に離間されて配設されているスケールを有する装置が記載されている。担持体におけるスケールの固定は、その際、平面状に分配され且つ相互に離間された粘着点を用いて行われる。
In the
この構造の欠点として、特許文献1自体内において、粘着剤の収縮によって、スケールの局所的な歪みという事態になり、これら歪みが、測定誤差を、このスケールによる位置測定の際に誘起することが記載されている。
As a disadvantage of this structure, the shrinkage of the adhesive causes local distortion of the scale in
本発明の課題は、担持体に固定されたスケールを有する装置を提供することであり、その際、このスケールが、この担持体において、可能な限りドリフト無しに保持され、従って、このスケールによって、高い精度を有する位置測定が可能とされる。 The object of the present invention is to provide a device having a scale fixed to a carrier, wherein the scale is held as far as possible without drifting on the carrier, so that by means of this scale Position measurement with high accuracy is made possible.
この課題は、請求項1に記載された装置によって解決される。
This task is solved by the device described in
本発明の有利な構成は、従属請求項内において記載されている。 Advantageous configurations of the invention are described in the dependent claims.
スケールは、測定作業内において、安定的に担持体に固定されており、このことは、測定方向における、並びに、測定目盛面に対して垂直方向における、高い剛性を意味する。 The scale is stably fixed to the carrier in the measuring operation, which means a high stiffness in the measuring direction as well as in the direction perpendicular to the measuring graduation surface.
本発明の実施例を、図に基づいて詳しく説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
図1から3までに基づいて、本発明の実施例を説明する。
図示された位置測定装置は、担持体2に固定された、測定目盛11を担持するスケール1を有する装置から成っている。測定目盛11は、例えば、インクリメンタルな目盛であり、この目盛が、位置測定の際に、少なくとも1つの測定方向Xにおいて、位置に依存する走査信号の生成のための走査ユニット3によって、光電子的に走査される。
測定目盛11が、公知の方法で、高精確な、干渉的な位置測定のために利用される、振幅格子、または、位相格子であることは可能である。測定目盛11は、この測定目盛がX方向およびY方向に目盛構造を有しているというやり方で、同様に二次元的な位置測定のためにも形成され得る。
スケール1は、位置測定のために、担持体2に間隔Aを有して保持されている。担持体2は、有利には、スケール1と同じ熱的な膨張係数を有する材料から成っている。
平均的な熱的な膨張係数αは、スケール1および担持体2の、0℃から50℃の温度範囲内において、有利には、ガラス、セラミック、または、いわゆるゼロ膨張(Nullausdehnung)を有する、ゼロデュア(ZERODUR)、シタール(SITAL)および、ユーエルイー(ULE)のようなガラスセラミックの使用において、0.1×10−6K−1よりも小さい、および、材料、例えばインバー(INVAR)の使用において、1.5×10−6K−1よりも小さい。
An embodiment of the invention will be described on the basis of FIGS. 1 to 3.
The position measuring device shown consists of a device fixed on a
It is possible that the
The
The average thermal expansion coefficient α is preferably in the temperature range from 0 ° C. to 50 ° C. of
担持体2におけるスケール1の固定は、平面状に分配され且つ相互に離間されて配設された粘着点4を介して行われる。
The fixing of the
粘着点4は、それぞれに、粘着剤42から成り、この粘着剤内において、少なくとも3つの間隔保持体41が封入されており、且つ、平面状に分配されている。このことは、1つの粘着点4の少なくとも3つの間隔保持体41が、全体的に、この粘着点4の粘着剤42の容積内において、封入、もしくは、取り囲まれていることを意味する。
The
1つの粘着点4のこれら間隔保持体41の質量割合は、ほぼ1から10%までの値である。この質量割合が、粘着点4の全質量における、間隔保持体41の混合物成分の質量の相対的な割合を示し、その際、この全質量は、それぞれの粘着点4の粘着剤42の質量と、粘着点4の全ての間隔保持体41の質量をプラスした質量である。
The mass proportion of these spacing
これら間隔保持体41は、理想的に、正確に、要求される間隔Aに相応する高さを有している。間隔保持体41の寸法許容差は、公称寸法(Nennmass)の10%よりも小さく、その際、この公称寸法が、所望された間隔Aである。
These spacing
間隔保持体41は、種々の様式が可能であり、担持体2、及び/または、スケール1内において形成された、隆起した立体構造であることは可能であり、または、担持体2またはスケール1の上に載置された立体構造、または、載置された個別部材であることは可能である。
The
間隔保持体41が、個別部材であり、従って、これら個別部材が、既に、担持体2または1の上での載置の際に粘着剤42内において結合されている場合、有利である。担持体2とスケール1との組み合わせの際に、これら個別部材は、担持体2とスケール1との組み合わせられた状態において、
これら個別部材が、一方の側で、担持体2に載置しており、且つ、他方の側で、スケール1が、これら個別部材の上に載置しているように整向されている。
It is advantageous if the
The individual members are mounted on one side on the
個別部材は、有利には、粘着剤42内において結合された球体または円筒体であり、および、これら個別部材の材料が、有利には、ガラス、セラミック、または、ガラスセラミックである。 The individual members are advantageously spheres or cylinders bound in an adhesive 42, and the material of these individual members is preferably glass, ceramic or glass ceramic.
以下で詳細に説明される実施例において、間隔保持体41は球体である。
In the embodiment described in detail below, the
粘着点4のそれぞれは、球体の様式の少なくとも3つの間隔保持体41を備えており、これら間隔保持体が、粘着剤42内において埋設されており、且つ、この粘着点4内において平面状に分配されている。理想的に、粘着点4のそれぞれは、同じ数の間隔保持体41を備えている。
スケール1は、球形の間隔保持体41によって、この間隔保持体が、一方の側で担持体2に載置し、且つ、他方の側でスケール1が、個別部材の上に載置しているというやり方で、下から支持されている。球形の間隔保持体41は、一方の側で、スケール1に、このスケールの下側面−即ち載置面で−、それぞれに点形状に接触し、且つ、他方の側で、これら球形の間隔保持体が、担持体2に、前記スケール1に向かい合って位置するこの担持体の上側面で、同様に点形状に接触している。このことによって、スケール1の平坦性が、他の媒体によって、不利な影響を及ぼされないことは保証されている。
粘着剤42は、複数の間隔保持体41を、それぞれの粘着点4の容積の内で、位置固定式に固定すること、および、担持体2とスケール1との間の保持力を発生させ、且つ、維持することの目的を有している。
Each of the
The
The
間隔保持体41は、発生する押圧力を可能な限り変形無しに耐える材料から成っている。適当な材料は、例えば、ガラス、セラミック、または、ガラスセラミックである。例えば、ホウケイ酸ガラス(Borosilikatglas)が、有用であることが実証された。有利な方法において、間隔保持体41は、スケール1と同じ、または、少なくともほぼ同じ膨張係数を有する材料から成っている。
The
これら粘着点4は、相互の中心間隔dを有して配設されており、この中心間隔が、スケール1の厚さBの5倍よりも小さい。更に、粘着点4の直径Dが、それぞれに、スケール1の厚さBよりも小さい場合、有利である。これら条件は、粘着点4の二次元的な分配のそれぞれの位置において、少なくとも、しかしながら、測定領域の内側で満たされている。
この測定領域は、測定目盛11の領域によって規定されており、この領域が、高精確な位置測定のために利用される。スケール1の厚さBは、その測定目盛面内において測定目盛11が位置する測定目盛面Eと、スケール1が間隔保持体41の上で支持される載置面との間の間隔である。
These
This measurement area is defined by the area of the
図1の横断面図内において見て取れるように、二次元的に分配されて配設されている粘着点4が、スケール1の、測定領域を規定する測定目盛11に、直接的に向かい合って位置して配設されている場合、特に有利である。
As can be seen in the cross-sectional view of FIG. 1, the two-dimensionally distributed
粘着点4の二次元的な配設は、有利な方法において、これら粘着点の間に、自由空間が生成するように行われ、これら自由空間が、互いに結合状態にあり、且つ、これに伴って外方へと案内する通路を形成する。この目的のために、これら粘着点4は、相互の中心間隔dにおいて配設されており、この中心間隔が、粘着点の直径Dよりも大きい。
この構成によって、空気は、スケール1の全面にわたって、通路を介して、均一に外方へと、周囲環境内に放出され得、このことは、スケール1の良好な平坦性を、組み付けの際に、および、同様に測定作業の間じゅう保障する。
The two-dimensional arrangement of the
With this configuration, air can be discharged uniformly throughout the entire surface of the
粘着点4の相互に離間された配設は、更に、担持体2とスケール1との間の間隔Aに影響を及ぼすこと無しに、粘着剤42の硬化のためおよび同様に後の劣化のためにも十分な容積が使用されることの利点を有している。
The mutually spaced arrangement of the
スケール1の厚さBに関する典型的な値は、0.5mmから15mmまでである。
Typical values for thickness B of
球形の間隔保持体41、または、同様に円筒形の間隔保持体も、担持体2とスケール1との間の間隔Aに相応する直径を有している。間隔Aに関する典型的な大きさ、および、これに伴って、間隔保持体41の直径は、5μmと250μmとの間である。
A
粘着点4が、それぞれに円形の外側輪郭を有しており、且つ、同じ直径Dによって形成されている場合、特に有利である。粘着点4の直径Dは、有利には、スケール1の厚さよりも小さい。
It is particularly advantageous if the adhesion points 4 each have a circular outer contour and are formed by the same diameter D. The diameter D of the
粘着点4の直径Dに関する典型的な値は、1mmから3mmまでの範囲内にある。
Typical values for the diameter D of the
粘着点4の中心間隔dに関する典型的な値は、8mmの範囲内にある。
Typical values for the center spacing d of the
図2および3内において、粘着点4の特に有利な配設が図示されている。
これら粘着点は、その際、規則的な格子内において配設されており、この格子において、全ての相対して離間された粘着点4の相互の中心間隔dが同じである。このことは、二次元的に相並んで配置されたそれぞれに3つの粘着点4の中心間隔dが、等辺三角形を画定し、これら三角形の内の1つの三角形が、図2および図3内において描かれていることを意味する。粘着点4のこの二次元的に対称的な分配から、対称的な、且つ、これに伴って特に有利な、機械的な応力の分配も結果として生じる。
粘着点4の外側輪郭は、その際、理想的に、円形である。
In FIGS. 2 and 3 a particularly advantageous arrangement of
These adhesive points are in that case arranged in a regular grid in which the mutual center distance d of all the relatively spaced
The outer contour of the
この規則的な格子もしくは面パターンは、複数の行における、粘着点4の同じに離間された並列によって達成され、その際、並列する2つの行の、第2の行の粘着点4が、第1の行の粘着点4に対して、行方向に、半分の中心間隔dだけ、位置ずれされて配設されている。
This regular grid or surface pattern is achieved by the same spaced parallel arrangement of the adhesion points 4 in a plurality of rows, wherein the adhesion points 4 of the second row of two adjacent rows are The
この構成によって、測定目盛11の面Eに対して平行に位置する1つの面内において、粘着点4の分配は、1つの粘着点4の周りに配設されている、最も近くに位置する6つの粘着点4が、一方では、同じ中心間隔dを、中心に位置する粘着点4に対して有しており、且つ、他方では、これら6つの粘着点4の中心の結合が、全ての6つの辺が長さdを有している等辺六角形を形成するように与えられる。
By means of this configuration, the distribution of
粘着点4の形成のための方法は、以下の方法のステップ:即ち、
1.粘着剤42内へと、間隔保持体41−例示的に、特に球体の様式の個別部材−を混入すること、その際、これら個別部材が、混合物内において、可能な限り均一に分配されているべきである。
2.担持体2またはスケール1の上へと、粘着剤42および混入された個別部材を含む、不連続な粘着点滴の規則的なパターンを載置すること。
全ての粘着点4に関して、可能な限り同じ特性を達成するために、混合物の載置されるべき量は、全ての粘着点滴に関して可能な限り一定であることは留意されるべきである。
3.個別部材が、その際に発生する面圧力によって、間隔保持体41の機能を達成するまで、担持体2とスケール1とを組み付けること。
その際、粘着点4の円形が与えられ、および、粘着剤42の量および間隔保持体41の直径に依存して、同様に粘着点4の所望された直径Dも与えられる。
4.光硬化(UV−光)及び/または熱硬化で、粘着剤42を硬化すること、
の方法のステップを備えている。
The method for the formation of the
1. Inclusion of spacers 41-illustratively, in particular individual members in the form of spheres, into the adhesive 42, wherein the individual members are distributed as uniformly as possible in the mixture It should.
2. Placing on the
It should be noted that for all
3. Assemble the
In this case, the circular shape of the
4. Curing the adhesive 42 with light curing (UV-light) and / or heat curing,
With the steps of the method.
図3は、例示的に、d=8mm、および、ほぼ10cm×10cmの担持体2の寸法の仮定でもっての、全担持体2の上での、粘着点4の、規則的な、平面状の分配を示している。
FIG. 3 exemplarily shows a regular, planar shape of the adhesion points 4 on the
インクリメンタルな測定目盛11に対して代わりにまたは付加的に、同様にアブソリュートのコーディングが、スケール1の上で設けられていることも可能である。
Alternatively or additionally to the
本発明に従う構成により、スケール1の固定によって導入される、全ての引張応力および圧縮応力が、測定目盛面E内において、長さ誤差として影響を及ぼさないことは保証されている。本発明に従い構成された配設によって、変形の無い測定目盛面Eが達成可能であり、この測定目盛面が、正確な位置測定を可能にする。
測定目盛11に直接的に、向かい合って位置する下からの支持によって、スケール1は、測定作業内において、安定的に担持体2において固定されており、このことは、測定方向Xにおける、並びに、測定目盛面Eに対して垂直方向における、高い剛性を意味する。
By means of the arrangement according to the invention, it is ensured that all tensile and compressive stresses introduced by the fixation of the
The
1 スケール
2 担持体
3 走査ユニット
4 粘着点
11 測定目盛
41 間隔保持体
42 粘着剤
d 中心間隔
A 間隔
B スケール1の厚さ
D 粘着点4の直径
E 測定目盛面
X 方向、測定方向
Y 方向
Claims (14)
前記スケール(1)が、測定目盛(11)を有しており、且つ、平面状に分配され且つ相互に離間されて配設されている粘着点(4)を介して、前記担持体(2)に固定されている様式の上記装置において、
これら粘着点(4)が、それぞれに、粘着剤(42)内において封入された少なくとも3つの間隔保持体(41)を備えていることを特徴とする装置。 A device comprising a scale (1) arranged spaced apart on a carrier (2),
The carrier (2) is provided with adhesive points (4) which have a measuring scale (11) and are distributed in a plane and spaced from one another. In the above device fixed to
A device characterized in that these adhesive points (4) are each provided with at least three spacing elements (41) enclosed in an adhesive (42).
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